Das Wichtigste gleich zu Beginn: Bei der taktilen und optischen Messtechnik gibt es kein Entweder-oder, sondern nur ein Sowohl-als-auch-System. Beide Techniken leisten einen wesentlichen Beitrag zur Sicherung der Qualität, so können die Kosten der industriellen Fertigung gesenkt werden.

Taktile Messung

Obwohl die berührende Messtechnik zunehmend an ihre Grenzen stößt, ist die taktile Messung, nach dem momentanen Stand der Technik, dennoch die genauste Messmethode am Markt. Hierbei geht es primär darum, dass die Form gemessen wird, speziell Geradheit, Ebenheit, Rundheit, Zylindrizität sowie Linien bzw. Flächen. Diese Elemente können auch in Kombination gemessen werden, beispielsweise bei Winkel, Symmetrien, Maße und Parallelität.

Für diese Messung berühren Taster bzw. Sensoren das Bauteil. So ergibt sich Punkt für Punkt die komplette Geometrie des Teiles. Durch einen Soll-Ist-Vergleich werden Abweichungen offenbart. Daher ist die taktile Messung eine sehr genaue Methode im Bereich der Messtechnik.

Taktile Messung – Einsatzbereich

Eine taktile Messung kommt immer dann zum Einsatz, wenn Bauteile exakt vermessen werden müssen, also dort wo nur geringe Toleranzen zugelassen sind. Typischerweise werden taktile Messungen stichprobenartig oder hundertprozentig durchgeführt. Zum Beispiel kommt diese Messmethode bei Fahrzeugkarosserien oder bei Turbinen zum Einsatz. Allerdings ist sie universell einsetzbar.

Optische Messung

Die optische Messung bietet eine hohe Messgeschwindigkeit. Insbesondere bei großflächigen Geometrien erreicht man hohe Messgeschwindigkeiten ohne Beschädigungen am Formteil. Die optischen Messsysteme zur 2D- bzw. 3D-Geometrieerfassung gliedern sich in zwei Bereiche. Einerseits in die optischen Messsysteme, andererseits in die kombinierten mechanischen optischen Systeme. Hierbei sind bei der optischen 3D-Geometrieerfassung keine Positionssysteme erforderlich. Optische Erfassungen lassen sich in triangulationsverfahren, interferometrische und konfokale bzw. Fokusverfahren unterteilen. Die kombinierten Systeme mit Positionierachsen sind zum Beispiel optische Multisensoren, Koordinationsmessegeräte und sämtliche Geräte, welche mit punktförmig messenden optischen Sensoren ausgestattet sind. Sowie sämtliche Geräte mit punktförmigen Sensoren.

Die Grenzen der optischen Messung

Das optische Messsystem hat seine Grenzen. Zum Beispiel lassen sich große Messfelder bei einer lateralen Auflösung nur durch ein sogenanntes „Stitching“, also dem Zusammensetzen einzelner Messaufnahmen, erzielen. Somit entstehen längere Messzeiten und eine zusätzliche Messunsicherheit, da die 3D-Messung mittels mechanischer Achsen zur schrittweisen Positionierung des Sensors relativ zum Objekt ergänzt wird. Zudem sind Messungen auf steilen und spiegelnden Flanken generell nicht möglich. Auch bereiten stark gekrümmte Oberflächen Probleme. Messungen in kleinen Kavitäten, beispielsweise Bohrungen, Nuten, etc., sind nur eingeschränkt möglich.

Fazit

Als Fazit lässt sich festhalten, dass viele Herausforderungen sich momentan nur durch taktile Messsysteme bewältigen lassen. Allerdings besitzt die optische Messtechnik ein sehr hohes Zukunfts- und Wachstumspotenzial. Bereits heutzutage lassen sich viele Herausforderungen durch ein optisches Messsystem meistern. Unternehmen, welche diese Technologie verwenden und in die eigene Innovationskraft investieren, werden zukünftig zu den Vorreitern in der eigenen spezifischen Branche gehören.

  • Posted on 16. November 2018
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Der Begriff des Reverse Engineering leitet sich aus dem Englischen ab und beschreibt eine umgekehrte Entwicklung, Rekonstruktion oder auch Nachkonstruktion. Die Bezeichnung findet auf Vorgehensweisen Anwendung, bei denen ein vollendetes System oder ein fertiggestelltes Produkt untersucht wird, um dessen Struktur, Verhaltensweise oder Konstruktionselemente verstehen und extrahieren zu können. Das Reverse Engineering unterscheidet sich von der Anfertigung bloßer Nachbildungen. Während letztere darauf abzielen, die wesentlichen Funktionen des Originals weitestgehend nachzubilden, soll beim Reverse Engineering eine möglichst exakte Kopie erstellt werden, die schließlich auch weiterentwickelt werden kann. Des Weiteren unterscheidet sich das Reverse Engineering von der wissenschaftlichen Methode, indem es von Menschen gemachte Objekte untersucht, während sich die wissenschaftliche Methode mit Naturerscheinungen befasst.
Historisch hat sich diese Herangehensweise aus der Hardwareanalyse zu gewerblichen und militärischen Zwecken entwickelt.

Das Reverse Engineering im Detail

Die Technik des Reverse Engineering an sich dreht sich in ihrem Kern nicht um die Erstellung einer Kopie des untersuchten Objekts. Vielmehr soll dessen Funktionsweise ergründet werden. Nicht selten dient diese Analyse sogar nur der Anfertigung von Metadaten im Sinne einer Dokumentation oder eines Altsystems. Daher werden oftmals sogar Konkurrenzprodukte unter die Lupe genommen, um im Sinne der Wettbewerbsanalyse einen genaueren Einblick in die Strategie der Mitbewerber zu erlangen.

Anwendungsfelder

Die üblichen Einsatzbereiche des Reverse Engineering sind die folgenden:

  • Maschinenbau
  • Elektronisches Ingenieurwesen
  • Softwaretechnik
  • Chemieingenieurwesen
  • Systembiologie

Darüber hinaus lässt sich die Praxis in zwei weitere Felder einteilen. Einerseits wird dabei Hardware, andererseits Software untersucht.

Hardware

Die Analyse von Hardware wurde bereits in der DDR genutzt, um die Funktionalität und Hardwarebasis von Chip-Dies zu untersuchen. Dazu trug man dessen Schichten durch einen Schleif- oder Ätzprozess Schritt für Schritt ab und untersuchte die dadurch entstandenen Flächen mikroskopisch. Auch heute noch werden solche Techniken angewandt.

Software

Im Software-Bereich umfasst das Reverse Engineering die folgenden Aspekte:

  • Die Extraktion des Quellcodes aus dem Maschinencode: Der Maschinencode (machine code) kann vom Computer direkt ausgeführt, allerdings auch nur von ihm gelesen werden. Der Quellcode (source code) hingegen ist für Menschen lesbar, kann vom Computer jedoch nicht ausgeführt werden. Dazu ist wiederum die Übersetzung in den Maschinencode notwendig. Um eine solche Umwandlung des Codes durchführen zu können, benötigt man beispielsweise einen Dissassembler oder Decompiler. Davon leitet sich auch der Name „Dekompilierung“ für die Umwandlung des Maschinencodes in den Quellcode ab.
  • Die Erforschung des Kommunikationsprotokolls und insbesondere dessen Regeln, indem man den Ablauf der Kommunikation beobachtet. Dazu eignet sich beispielsweise ein sogenannter Sniffer. Diese Software überprüft den Datenverkehr eines bestimmten Netzwerks darauf, ob auffällige Ereignisse auftreten.
  • Die nachträgliche Erstellung eines Modells auf Basis des Quellcodes, die sogenannte objektorientierte Programmierung (OOP).

Außerdem ist das Reverse Engineering hilfreich, um Gerätetreiber zu programmieren. Das Wissen, welches dafür vorausgesetzt wird, ist oftmals nicht öffentlich verfügbar, weshalb die Entwickler eines Betriebssystems genauere Informationen benötigen, die sich zumeist mithilfe eines Sniffers herausfinden lassen.
Auch im Bereich der Abandonware leistet das Reverse Engineering wertvolle Dienste. Dabei handelt es sich um Software (vorwiegend Computerspiele), die der Hersteller nicht mehr vertreibt oder für die keine technische Unterstützung mehr besteht. In diesem Falle lassen sich dank des Reverse Engineering Rekonstruktionen des Quellcodes anfertigen, sodass das Spiel auch auf andere Plattformen übertragen werden kann. Dieses Verfahren wird oftmals aber auch als eigene Technik gesehen und als Code-Rückführung bezeichnet.

Maschinenbau

Der Hauptanwendungsbereich des Reverse Engineering im Maschinenbau ist auf Objekte bezogen, die Freiformflächen aufweisen. Vor allem Energiemaschinen und Automobilkarosserien bedienen sich der Freiformflächen. Von Hand gemachte Gegenstände oder maschinengefertigte Objekte, die anschließend per Hand modifiziert wurden, sollen so digital erfasst werden können, um sie für verschiedenste Simulationen nutzbar zu machen.

Dafür werden grundsätzlich 3D-Scanner eingesetzt, die auf der Fotooptik oder der Lasertechnik basieren. Der Prozess, der als eigentliches Reverse Engineering gilt, beginnt beim Scannen des Objektes. Auch zum Zwecke der Qualitätsprüfung und -überwachung ist dieser automatisierte Prozess ideal geeignet.

Im Maschinenbau wird beim Reverse Engineering zwischen zwei Verfahren unterschieden:

  • parametrisierte Rückführung: Einfache Geometrieelemente werden auf eine Menge von Punkten eines Vektorraums (Punktewolke) gelegt und anschließend zu einem Gesamtbild verschmolzen. Meist entstehen so Kugel-, Kreis- oder Flächenformen.
  • nicht parametrisierte Rückführung: Sofern ein Objekt keine üblichen geometrischen Eigenschaften hat, wird diese Methode genutzt. Man stülpt eine netzstrumpfartige Vorrichtung über das Objekt. Der Strumpf erzeugt daraufhin die Flächen eines CAD-Modells, das in kleine Grids eingeteilt ist.

Das Reverse Engineering in der juristischen Betrachtung

Das Reverse Engineering ist in den Lizenzbedingungen vieler Firmen ausdrücklich untersagt. Protokolle zu überprüfen, ist davon jedoch ausgenommen, da dazu die Software an sich gar nicht unter die Lupe genommen werden muss. Gleichzeitig ist ein vollständiges Verbot des Reverse Engineering beispielsweise in Deutschland ohnehin rechtlich unwirksam. Zumindest um eine Überprüfung der Anwendungssicherheit der Software sowie die Fehlerbehebung bzw. die Herstellung ihrer Interoperabilität mit anderen Programmen vornehmen zu können, muss das Reverse Engineering erlaubt sein. Folglich verwenden die besagten Unternehmen derartige Lizenzklauseln vorwiegend, um Nutzer von einer Dekompilierung abzuschrecken. Auch auf technischer Ebene bedienen sich diese Firmen verschiedener Strategien, um das Reverse Engineering zu erschweren oder gar unmöglich zu machen. So lassen sie ihre Software verschlüsseln und erschweren die Verständlichkeit des Quellcodes weiterhin durch die sogenannte Obfuskation.

Wer das Reverse Engineering mit der Absicht betreibt, Kopien für den gewerblichen Vertrieb herstellen zu können, fällt mit seinem Handeln in den Anwendungsbereich der gewerblichen Schutzrechte. Neben urheberrechtlichen Schutzansprüchen der Rechteinhaber kommen auch das Patentrecht sowie das Geschmacksmusterrecht in Betracht, je nach Art des kopierten Elements. Während Software hinsichtlich ihres Codes als Computerprogramm durch das Urheberrecht geschützt ist, können technische Neuerungen Patentschutz erlangen. Das Geschmacksmusterrecht hingegen beschäftigt sich mit ästhetischen Erscheinungsformen wie beispielsweise Verpackungen.

  • Posted on 22. October 2018
  • Written by 3dworld
  • Categories: Engineering
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Ein deutsches Unternehmen namens 3YOURMIND hat vor einigen Monaten einen eigenen Standort in den USA eröffnet. Das Ziel ist eigentlich ganz einfach, das Unternehmen möchte dort mehr Kunden gewinnen. Denn in Europa und Asien verfügt das Unternehmen bereits über einen hohen Kundenanteil, in den USA sind sie noch weniger bekannt. Die Firma aus Berlin, die unterschiedliche Software-Programme für den 3D-Druck anbietet, gibt es seit 2013. Sie entstand als Spin-off an der Technischen Universität Berlin. Seitdem wächst das Unternehmen rasant. Erst im letzten Jahr erhielt es den „Deutschen Innovationspreis“.

Software zum 3D-Druck

Wer ein Modell in 3D drucken möchte, muss sich das Modell zuerst am Computer erstellen. Dabei handelt es sich in der Regel um einen langwierigen Prozess, denn es benötigt eine eigene Software, um die Modelle zu erstellen. Wer sich mit der Software nicht auskennt, wird Schwierigkeiten haben, ein eigenes druckreifes Modell zu erstellen. Oft müssen auch Gegenstände gedruckt werden, die vorher schon in einem Konstruktionsprogramm erstellt wurden. Dabei kann es sich um AutoCAD oder eine andere Software handeln.

Mit den Plug-Ins des deutschen Unternehmens 3YOURMIND können die Modelle direkt für den 3D-Druck verwendet werden. Es ist nicht mehr notwendig, ein komplett neues Modell nur für den 3D-Drucker zu erstellen, die Software wandelt das CAD-Modell entsprechend um. Für den Markt ist die Software eine wahre Revolution, denn mit ihr kann unglaublich viel Zeit gespart werden. Ebenso bietet das Unternehmen verschiedene Kurse zur Erstellung von solchen 3D-Modellen und allgemeine Kurse zum 3D drucken an.

Der 3D-Druck aus dem Online-Shop

Eine Branche, die zurzeit stark wächst, sind Online-Shops, die Serviceleistungen rund um den 3D-Druck anbieten. Hier kann sich ein Kunde einfach anmelden und sein Produkt bzw. sein Design selbst konfigurieren. Die Software der deutschen Entwickler 3YOURMIND ist nun auch für solche Online-Shops verfügbar. Kunden können viel einfacher ihr eigenes Modell bauen oder ein schon bestehendes CAD-Modell hochladen. Dabei stehen auch verschiedene Materialien, wie Kunststoff, Metall oder PVC, zur Verfügung. Mit der Software ist der 3D-Druck heute so einfach, wie nie zuvor.

Da sich nicht jeder Mensch einen 3D-Drucker im Haushalt anschaffen möchte (oder kann), sind viele Online-Shops dazu bereit, 3D-Drucke im Auftrag für Kunden herzustellen. Nun kann jeder Mensch mit etwas technischem Knowhow oder einem schon fertigen CAD-Modell sein eigenes Produkt drucken lassen. Im Extremfall sind auch überhaupt keine Kenntnisse des 3D-Drucks notwendig, das Unternehmen plant und erstellt Modelle auch völlig individualisiert für den Kunden.

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Der Einsatz der 3D-Drucker war bis vor einigen Monaten und Jahren stark beschränkt auf die Herstellung von Prototypen aus Kunststoff. Kunststoff ist leicht zu schmelzen und verhärtet auch sehr schnell, weswegen es bis dahin in 3D-Druckern am meisten verwendet wurde. Allerdings hat das Material nicht die Eigenschaften, die in der Industrie notwendig sind, nicht alles kann mit einem Bauteil aus Kunststoff simuliert werden.

Impossible Products aus Silikon

Bislang gab es auch sogenannte Impossible Products. Dabei handelt es sich um Geometrien, die so komplex sind, dass sie mit einem 3D Drucker nicht hergestellt werden können. Dem Problem wurde nun mit dem 3D-Druck aus Silikon ein Ende gesetzt. Ein deutsches Unternehmen setzt erstmals Silikon im 3D-Drucker ein.

Der Weg zu dem Einsatz war nicht einfach, denn Silikon ist nicht so einfach zu schmelzen. Außerdem benötigt man UV-Licht, um das Material zu härten. Der Vorgang ist ähnlich wie bei der Zahnfüllung beim Zahnarzt, wenn der ein kleines UV-Gerät an die Füllung anlegt, damit sie aushärtet. Nun befindet sich im Drucker eine UV-Quelle, die das Silikon erhärten lässt. Natürlich muss die Quelle erst dann aktiv werden, wenn das Silikon im 3D-Drucker die richtige Position und Form erreicht hat, sonst wird es zu früh hart und das Produkt misslingt. Mit der neuen Technologie ist die Herstellung von sehr komplexen Geometrien und Gegenständen ein Problem der Vergangenheit. Die Bauteile aus Silikon sind dabei von großer Bedeutung in der Medizin, in der Industrie und bei Designern, da sie als Prototypen agieren.

Industrielle Qualität im Desktop-Format

Ein neuer 3D-Drucker „Odin“ der Firma PICASO 3D aus Russland erobert zurzeit den Markt. Die Idee ist so einfach wie genial. Die russischen Entwickler haben es sich zur Aufgabe gemacht, einen 3D-Drucker zu entwickeln, der im handlichen Desktop-Format in industrieller Qualität drucken kann. Somit kann jeder normale Mensch zu Hause Prototypen von sehr hoher Qualität herstellen. Der Drucker war allerdings alles andere als einfach zu entwickeln.

Im Inneren steckt eine neue, patentierte Technologie, die einen schnellen und präzisen Druck ermöglicht. Bei der JetSwitch-Technologie werden statt einer Düse gleich zwei Düsen verwendet. Es können verschiedene Materialien ohne Tropfen und mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden.
Der Drucker wird mit knapp 4000 Euro inklusive Mehrwertsteuer in Deutschland Anfang 2017 zu kaufen sein. Geeignet ist der neue Drucker vor allem für kleinere Unternehmen, die nun Gegenstände aus hoher Qualität mit dem 3D-Drucker anfertigen können.

Großes Potenzial für die Zukunft

Der 3D-Druck ist aber nicht nur Gegenstand der Industrie, sondern kann auch vom Normalverbraucher verwendet werden. Egal ob für kleine Spielereien, Geschenke oder tatsächlich für das Drucken von Ersatzteilen für bestimmte Geräte, der 3D Drucker erobert auch langsam die Wohnzimmer in Deutschland. Möglicherweise werden Menschen in einigen Jahren nicht mehr zum Baumarkt gehen, um ein bestimmtes Produkt zu kaufen, sondern sich dieses einfach und schnell zu Hause drucken. In jedem Fall handelt es sich bei dem Trend um eine Geschäftsidee mit unglaublich viel Potential.

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Wie weit die Menschheit mit der technischen Entwicklung in den letzten Jahren schon vorangekommen ist, zeigt sich im neuen Einsatz des 3D-Druckers. Zum ersten Mal wurde ein Teil in einem 3D-Drucker in der internationalen Raumstation ISS von Astronauten der NASA gedruckt. Obwohl es sich dabei nur um ein kleines Schild mit einem Spruch „Made in Space“ handelte, hat der Druck im FDM-Verfahren für eine Menge Aufsehen gesorgt. Im Rahmen des Projekts „3D-Printing in Zero-G Experiment“ ist es erstmals gelungen, den ersten Null Schwerkraft 3D-Drucker für den Einsatz im Weltall zu bauen.

Der Drucker muss sich selbst drucken können

Die Aussage mag etwas witzig klingen, hat aber einen ernsten Hintergrund. Der Sinn und Zweck eines 3D Drucker außerhalb der Erde auf der ISS ist die schnelle Beschaffung und eigene Herstellung von Ersatzteilen. Bis jetzt müssen die Mitglieder der ISS auf neue Ersatzteile warten, wenn es einen Defekt gibt. Die Lieferungen dauern oft mehrere Wochen, weswegen sich Raummissionen immer stark verzögern. Mit dem Einsatz eines 3D-Druckers im Weltraum können benötigte Ersatzteile einfach und schnell gedruckt werden.

Somit entfällt die lange Wartezeit, die Flexibilität der Besatzung steigt. Nun muss sich der Drucker natürlich auch selbst drucken können. Das bedeutet, dass der Drucker auch für sich selbst Ersatzteile herstellen muss. Es ist nämlich gar nicht so unwahrscheinlich, dass der Drucker nach einiger Zeit einen technischen Defekt aufweist. Das erste gedruckte Bauteil auf der ISS war sogar ein Ersatzteil für den Drucker, mit einer kleinen Aufschrift. Der Druck hat bewiesen, dass die Idee des 3D-Drucks im Weltraum umsetzbar ist und bei den weiteren Missionen auf jeden Fall auch zum Einsatz kommen kann.

Wie unterscheidet sich der 3D Drucker im Weltraum vom gewöhnlichen 3D Drucker zu Hause?

Der 3D-Drucker im Weltall muss natürlich viel größeren Kräften und Belastungen standhalten als der gewöhnliche Drucker im Wohnzimmer. Im Weltraum wirken andere Gravitationskräfte, die Schwerelosigkeit tritt ein. Diese Umstände erschweren das Drucken. Forscher haben einige Jahre gebraucht, um den 3D-Drucker so zu modifizieren, dass er auch unter den schwierigen Bedingungen arbeiten kann. Er hat ein Gehäuse aus Metall und ein kleines Sichtfenster erhalten, damit die Astronauten den Druckprozess genau beobachten können.

Bevor der 3D-Drucker jedoch auf der ISS in Betrieb genommen werden konnte, waren sehr viele Tests notwendig. Die Tests bestanden in der Regel aus Freiflügen, bei denen die Schwerelosigkeit simuliert wurde. Es stellte sich dabei heraus, dass das gedruckte Bauteil aufgrund der veränderten Kräfte im Weltall schwerer von der Herstellungsfläche des Druckers lösbar war. Daher sollen noch weitere Test zur Optimierung des Verfahrens folgen.

Günstige und einfache Ersatzteile

Der 3D-Drucker im Weltraum kann aber nicht nur auf der ISS eingesetzt werden. Die NASA plant den Einsatz dieser Geräte bei der bald anstehenden Mars-Mission, da damit einfach und günstig Ersatzteile gedruckt werden können. Bis jetzt ist das die einzige Möglichkeit, auf dem Mars Ersatzteile herzustellen, ohne weitere Materialien liefern zu müssen.

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Wer seinen Geldbeutel etwas entleeren und auf eine andere Art und Weise essen gehen möchte, ist bei Food Ink. genau an der richtigen Adresse. Das Restaurant stellt nämlich nicht nur alle Gegenstände wie Stühle, Tische und Geschirr in 3D-Druckern her, das Essen wird ebenfalls gedruckt. Das erste Restaurant eröffnete im vergangenen Jahr in London. In enger Zusammenarbeit mit ausgezeichneten Starköchen und Architekten wurde das Projekt vom spanischen Startup Natural Machines ins Leben gerufen und kam sowohl beim Publikum als auch bei Kritikern sehr gut an.

Wie genau funktioniert gedrucktes Essen?

Beim gedruckten Essen handelt es sich natürlich nicht um komplette Gänge mit Fleisch oder Fisch, wie aus dem Restaurant bekannt. Food Ink. setzt in diesem Sinne mehr auf das Aussehen des Essens und den Herstellungsvorgang, der Geschmack soll aber natürlich auch nicht leiden. Einige Köche sind mehrere Stunden am Tag damit beschäftigt, Pürees aus Früchten und Gemüse herzustellen. Mit den frisch zubereiteten Pürees werden die 3D-Drucker dann befüllt und servieren dem Kunden das Essen direkt auf den Tisch.

Allerdings kommt das Essen nicht sofort, der Kunde muss natürlich warten, bis das Essen gedruckt ist. Das kann etwas dauern. Eines ist jedoch klar: das Essen ist frisch und auf jeden Fall lecker. Die 3D-Drucker platzieren dabei alles millimetergenau, das Auge isst schließlich mit. Aktuell bietet das Restaurant neun-Gänge Menüs an, ob der Gast davon satt wird, ist allerdings zu bestreiten. Beim Besuch des Lokals geht es mehr um das Erlebnis und das Staunen. Gestaunt wird darüber, wie weit die Technik heute ist. Möglicherweise werden Menschen in einigen Jahren gar nicht mehr kochen, sondern Maschinen die Arbeit übernehmen lassen. Gut aussehen tut das Essen nämlich auf jeden Fall.

Was kann man bei Food Ink. noch erleben?

Nur gedrucktes Essen? Nein, das wäre zu langweilig. Bei Food Ink. kann der Kunde noch viel mehr ausprobieren. Wer möchte, kann zum Essen auch eine VR-Brille anziehen. Mit der Brille wird die Wahrnehmung der Farben und Formen noch weiter verstärkt, sodass sich der Kunde beim Essen in seiner eigenen Welt befindet. Er merkt nichts von Außenstehenden und kann das Essen in voller Ruhe genießen. Zudem werden künstliche Gerüche in die Luft freigesetzt, um das Feeling noch weiter zu stärken. Ziel der Gründer von Food Ink., Antony Dobrzensky und Marcio Barradas, ist es, den Umgang mit Lebensmitteln und das Essen neu zu erfinden und erlebbar zu machen.

Für den Besuch des Lokals müssen Kunden allerdings wirklich tief in den Geldbeutel greifen. Rund 300 Euro kostet das komplette Menü im Restaurant. Ein Lokal soll bald in Berlin eröffnen, allerdings nur für einige Tage. Das Unternehmen möchte zuerst nur auf Events auftreten, bevor weitere dauerhafte Läden folgen werden, denn das Geschäft mit gedrucktem Essen ist nicht gerade günstig. Hinzu kommt, dass auch alle Möbelstücke und sogar das Geschirr im eigenen 3D-Drucker hergestellt werden. Das erhöht natürlich die ständig laufenden Kosten des Unternehmens. Bei allen Produkten wird darauf geachtet, nur Obst und Gemüse aus der Region zu verwenden. Damit unterstützt das Unternehmen die lokalen Bauern und fördert den Umweltschutz.

Ob der 3D-Drucker schon bald unsere eigene Küche revolutioniert, ist zurzeit sehr fraglich. Allerdings ist es erstaunlich, auf welche Ideen Menschen mit 3D-Druckern kommen und wie sie diese verkaufen. Möglicherweise gibt es bald schon Snack-Automaten, die innerhalb weniger Minuten ein individuelles Gericht für den Kunden drucken können.

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Die amerikanische Firma 3D-Systems hat für eine Ausstellung in New York ein Skateboard mit Hilfe eines 3D-Druckers hergestellt. Das Ziel der Ausstellung war die Veranschaulichung der komplexen Strukturen und Gegenstände, welche schon heute mittels 3D-Druck entstehen können. So fiel das Augenmerk auf einen Gegenstand, den es zwar schon seit Jahrzehnten in seiner ursprünglichen Form gibt, bei dem aber immer noch Verbesserungspotential besteht.

Alles aus einem Stück

Der große Vorteil des 3D-Drucks ist, dass das komplette Board aus nur einem Stück besteht. Es gibt keine Verschraubungen, keine Klebestellen, alles wird mit einem einzigen Handstrich gefertigt. Die Einzigartigkeit in der Herstellung spielt eine enorme Rolle für die Stabilität des Produktes. Ein gewöhnliches Skateboard besitzt in der Regel viele Verschraubungen und Klebestellen – sie alle stellen natürliche Schwachstellen für Brüche etc. dar. Beim Skateboard aus dem 3D-Drucker gibt es sie einfach nicht.

Aufgrund des geringeren Materialeinsatzes reduziert sich auch das Gewicht des Skateboards um fast 50 %. Wenn ein gewöhnliches Skateboard etwas mehr als drei Kilogramm wiegt, bringt das Produkt aus dem 3D-Drucker ungefähr 1,5 Kilogramm auf die Waage und das alles bei sogar noch höherer Stabilität. Allerdings ist noch nicht alles aus demselben Material gemacht. Während des Druckes wird das Material getauscht. Die Fläche, auf der der Fahrer steht, besteht aus festem Nylon, die Achsen, an denen die Räder befestigt sind, dahingegen aus Karbon.
Der Gewichtsverlust ist aber nicht nur dem leichteren Material zuzuschreiben, sondern auch der Form. Denn von oben betrachtet, sieht das Skateboard nicht aus wie ein Herkömmliches.

Komplexe Berechnungen für die nötige Stabilität

Um eine höhere Stabilität auf dem Board zu gewährleisten, muss die Fläche nicht notwendigerweise aus einem geschlossenen Stück bestehen. Es ist sinnvoller, wenn die Fläche wie ein Gewebe konstruiert ist und kleinere „Löcher“ bzw. Hohlräume aufweist, welche mögliche Stöße und Schläge besser aufnehmen können als ein einfaches Board. Aus der Vogelperspektive sieht das Skateboard aus dem 3D-Drucker daher aus wie ein löchrige, alte Platte. Für Skater, die auf die Ästhetik des Boards einen gesteigerten Wert legen, mag das Design daher noch etwas gewöhnungsbedürftig sein.

Es ist gut vorstellbar, dass in der Zukunft viele Bauteile für Sportgeräte, aber auch für Autos und Flugzeuge mit Hilfe von 3D-Druckern hergestellt werden. Die Produkte bieten dann den Vorteil, dass sie so exakt und präzise gefertigt werden können, wie es bisher bei keinem anderen Verfahren möglich ist. Außerdem können durch neue Formen und Designs nicht nur die Stabilität verbessert, sondern auch das Gewicht drastisch reduziert werden. Das spart Zeit, Kosten und Ressourcen.

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Wer glaubt, dass 3D-Druck nur eine Spielerei für das eigene Zuhause ist, der liegt dabei falsch. Schon seit einigen Jahren wird das Prinzip des 3D-Drucks in der Industrie in einem sehr breiten Spektrum verwendet und überzeugt durch die Leichtigkeit, mit der neue Geräte und Elemente hergestellt werden können.

Das Haus, das im 3D-Drucker entstand

Die Idee klingt zwar noch etwas futuristisch, könnte aber tatsächlich bald Wirklichkeit werden. Bis jetzt war das Prinzip des 3D-Drucks ganz einfach: In einem Drucker wird ein Stoff geschmolzen. Eine dünne Spritze bewegt sich dann hin und her und zeichnet dabei bestimmte Strukturen nach, die gebaut werden sollen. Dabei ist die Größe des zu bauenden Objektes natürlich beschränkt, das Objekt muss kleiner sein, als die Dimension des Druckers.

Diesem Problem wurde nun ein Ende gesetzt. Forscher arbeiten mit Hochdruck an einem System, welches aus mehreren 3D-Druckern besteht. Diese Drucker arbeiten zusammen und können auch von außen bewegt werden. So können größere Strukturen, in Zukunft ganze Häuser, komplett aus einem 3D-Drucker hergestellt werden. Wie lange es allerdings noch zum ersten gedruckten Haus dauernd wird, ist zurzeit unbekannt.

Metall im 3D-Drucker

Bis vor einigen Monaten wurden 3D-Drucker nur mit Plastik gefüttert. Das hat den Hintergrund, dass Plastik extrem einfach zu schmelzen und zu bewegen ist. Es trocknet sehr schnell, wenn es an die Außenluft kommt, ähnlich wie bei einer Heißklebepistole. Allerdings gibt es viele Anwendungen, bei denen Gegenstände aus Plastik leider nicht die nötige Stabilität bieten. So muss zum Beispiel der Rahmen eines Autos nicht aus Plastik, sondern aus Metall hergestellt werden.

Da das Drucken mit einem 3D-Drucker in der Regel günstiger ist, als das Fräsen eines Metallstückes, wurden die 3D-Drucker nun so umgerüstet, dass sie auch Metall schmelzen können. Diese Weiterentwicklung ist allerdings nicht ganz so einfach, denn Metall schmilzt erst ab einer sehr hohen Temperatur und hat völlig andere Eigenschaften als sein Vorgänger.
Die ersten Gegenstände aus Metall wurden schon gedruckt, diese Methode soll in Zukunft noch weiter perfektioniert werden. Audi plant dabei in seinem Werk in Ingolstadt schon Prototypen für Autos aus dem Drucker. So sollen Autos in Zukunft ganz einfach auf einem 3D-Drucker hergestellt werden können. Bis dieser Traum wahr wird, werden allerdings noch viele Jahre vergehen.
Die Industrie hat die Stärken des 3D-Drucks erkannt und nutzt sie schon in vollem Maße aus. Es ist anzunehmen, dass sich dieser Bereich der Industrie auch noch weiterentwickeln wird, zum Beispiel werden schon weitere Stoffe gesucht, die in 3D-Druckern eingesetzt werden können.

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3D-Drucker, die im Nano-Bereich arbeiten, zeichnen sich im Vergleich zur herkömmlichen Produktion durch eine überragende Geschwindigkeit beim Drucken aus. Der Ausdruck kleinster Details, die eigentlich nur mit dem Mikroskop sichtbar sind, werden durch einen 3D Drucker im Nanobereich ganz genau dargestellt.

Die Schnelligkeit und die Präzision machen den 3D Drucker, der in Größenbereichen von 10-9m aktiv ist, zu einem Hochleistungsdrucker. Die Gebiete der Anwendung, in denen die 3D-Drucktechnik verwendet werden kann, sind breit gefächert. Die Medizin gehört auf jeden Fall zu den Forschungsfeldern, in denen der super leistungsstarke Nano-3D-Drucker eingesetzt werden kann. In anderen Industreibereichen, wie der Luftfahrt oder der Autoindustrie, sind die 3D-Drucker im Nanobereich womöglich der Weg in eine erfolgreiche Zukunft.

Der Nano-3D Drucker sorgt für mehr Tempo

Gebündelte Laserstrahlen machen aus dem flüssigen Harz, mit dem der Nano-3D-Drucker arbeitet, in Sekundenschnelle eine gehärtete Polymer-Produktlinie. Mit dem 3D-Drucker im Nanobereich werden neue Geschwindigkeitsrekorde aufgestellt. Zeit ist Geld: Der 3D-Drucker spart in allen eingesetzten Bereichen Geld – Zeit, Material, Präzision – und spart somit für die Unternehmen erhebliche Produktionskosten. Die besten Ergebnisse werden mit dem Drucker im Nanobereich erzielt, wenn das Beschleunigen und das Abbremsen der einzelnen Einheiten exakt aufeinander abgestimmt worden sind.

Erst kürzlich wurde das deutsche Unternehmen Nanoscribe für seine Fortschritte in der Mikro- und Nanotechnologie im 3D-Druck ausgezeichnet. Durch die Kombinationen verschiedener Verfahren – Zwei-Photonen-Polymerisation und Galvotechnik – können unterschiedliche Materialen verarbeitet und sehr komplexe Strukturen hergestellt werden. Das Unternehmen druckte u. a. das Brandenburger Tor im Miniaturformat von 1 mm Höhe.

Die Firma Nanoscale hat ein Verfahren, das nano3DSenseTM, entwickelt, dass es jetzt sogar möglich machen soll, mikroelektronische Bauteile für den Fernseher zu drucken.

Die Forschung baut die Leistung des 3D-Druckers aus

Höher, schneller, präziser, die Forschung arbeitet rund um die Uhr daran, die 3D-Druck-Ergebnisse weiter zu optimieren. Die Ergebnisse der zahlreichen Gruppen, die an der Forschung beteiligt sind, sollen noch besser aufeinander abgestimmt werden, um die Forschungsergebnisse zu verbessern. Je höher die Geschwindigkeit der 3D-Drucker im Nanobereich, desto mehr Projekte können mit den leistungsstarken Geräten realisiert werden.

Winzig kleine Objekte, wie Präzisionsnadeln, die in der Produktion sonst aufwendig und unter hohem Materialverbrauch hergestellt werden müssen, können mit dem 3D-Drucker in einer Zeit gedruckt werden, die von den Menschen niemals erreicht wird. Die Spitzen eines Mikroskops sind eigentlich seit langer Zeit mit der Hand hergestellt worden, weil es bisher kaum Maschinen gab, die diese kleinsten Teilchen so präzise bearbeiten konnten. Der 3D-Drucker im Nanobereich arbeitet aber gerade bei den kleinsten Teilchen mit einem hohen Tempo und sehr genau, sodass die Handarbeit in Zukunft der Vergangenheit angehören wird und langfristig durch den kostengünstigeren 3D-Drucker im Nanobereich ersetzt werden wird.

  • Posted on 13. September 2017
  • Written by 3dworld
  • Categories: 3D-Bau
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Die Wirtschaft ist immer auf der Suche nach neuen Wegen zur Optimierung der Betriebsergebnisse und der 3D-Drucker gehört zu den technischen Geräten, die den Produktionsbereich bei Airbus inzwischen in vielen Bereichen unterstützen. Insbesondere Ersatzbauteile für Airbus werden verstärkt mit den leistungsstarken 3D-Druckern direkt im Werk angefertigt, um die Lieferung durch Zulieferer und die kostenintensiven Lagerungskosten einschließlich des notwendigen Platzbedarfs Schritt für Schritt zu reduzieren.

Mit dem 3D-Drucker wird die Airbus Eigenherstellung von Ersatzbauteilen gefördert und auch die Abhängigkeit vom Zeitplan der Zulieferfirmen gedrosselt. Die Materialersparnis durch den 3D-Drucker ist zudem so hoch, dass bei der Herstellung in Eigenproduktion enorme Mengen Rohstoffe und Kosten gespart werden können. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht ebnet der 3D-Drucker für Airbus also den Weg in die Zukunft.

Airbus profitiert vom innovativen 3D-Druck

Nicht nur bei Airbus, sondern in allen industriellen Bereichen, ist der 3D-Drucker auf dem Vormarsch. Für Airbus eröffnen sich mit den Drucktechniken neue Horizonte, denn es sollen in Zukunft nicht nur Ersatzteile für die Flugzeuge schneller und leichter gebaut werden, sondern ganze Flugzeuge sollen mit Hilfe der neuen Verfahren angefertigt werden. Der rasante Fortschritt der Technik erlaubt es die einzelnen Bauteile mit höchstmöglicher Präzision und weniger Gewicht herzustellen.

Somit wird das Gesamtgewicht der Flugzeuge reduziert und weniger Treibstoff verbraucht. Das schont nicht nur die Umwelt, sondern ist auch ein weiterer Pluspunkt, der sich in der Bilanz positiv bemerkbar macht. Die Stabilität der einzelnen Teile soll natürlich so hoch wie möglich sein. Poröse Stellen, die aufgrund zu dünner Teile auftreten, dürfen gar nicht vorkommen. Hier muss der Wunsch nach einer Senkung der Kosten durch leichtere Teile mit der Verantwortung für das sicherere Fliegen bei Testflügen in Einklang gebracht werden.

Die Eigenherstellung mit dem 3D-Drucker macht Airbus flexibler

Solange die Zulieferung vorgabengerecht abgewickelt wird, ist bei Airbus auch ohne die Nutzung der 3D-Drucker ein reibungsloser Ablauf gewährleistet. Hin und wieder können bei den Zulieferern jedoch Engpässe entstehen, die dann sofort auch für Airbus negative Folgen haben. Zudem gilt, je kürzer die Produktionskette ist, desto kostengünstiger ist das Endergebnis.

Der Einstieg in die Eigenherstellung von Bau- und Ersatzteilen für die Flugzeuge macht Airbus unabhängiger von den Konditionen der Zulieferfirmen. Die eigene Produktion neuartiger Bauteile sichert gleichzeitig die interne Weiterentwicklung bei Airbus langfristig ab.

Letztes Jahr stellt Airbus auf der Internationalen Flugausstellung in Berlin das erste Flugzeug aus dem 3D-Drucker mit einer einzigartigen, neuen Gitterstruktur vorgestellt. Thor ist aus dreieckigen Gitterstrukturen aufgebaut, die dem Flugkörper die notwendige Stabilität und gleichzeitig ein sehr geringes Gesamtgewicht verleihen. Einen ersten Testflug hat das Flugzeug aus Polyamid bereits erfolgreich überstanden. Die Gewichtsreduzierung jedes einzelnen Teils führt wie schon beschrieben dazu, die Flugleistung zu optimieren. Airbus arbeitet weiter daran, die Fertigung zu optimieren und den Flugzeugkörper in Zukunft in einem Stück drucken zu können. Allzu lange wird das wahrscheinlich nicht mehr dauern.

  • Posted on 15. August 2017
  • Written by 3dworld
  • Categories: 3D-Druck
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